(57)【要約】【課題】  マグネトロンから発振したマイクロ波を利用して衣類等を乾燥させるにあたり、それぞれ種類の異なる素材からなる乾燥対象物を焦がしたり溶かしたりせず、また例えば衣類に着いているボタンや金具等の発熱により破損させず、さらには発火現象を生じさせることなく乾燥対象物を効率よく的確に乾燥処理を行う。【解決手段】  マグネトロンから発振されるマイクロ波の電力を、誘電正接tanδが0.1以上1.0未満の乾燥対象物に対しては電界強度を1500［Ｖ／ｍ］以下の値、誘電正接tanδが0.01以上0.1未満の乾燥対象物に対しては電界強度を5000［Ｖ／ｍ］以下の値、誘電正接tanδが0.001以上0.01未満の乾燥対象物に対しては電界強度を9000［Ｖ／ｍ］以下の値に制御し、このように電力制御したマイクロ波を当該乾燥対象物に照射して乾燥処理を行う。【選択図】        図２８
2005326050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネトロンから発振したマイクロ波を衣類等の乾燥対象物に照射して乾燥処理を行う誘電加熱を利用した乾燥対象物の乾燥方法において、前記乾燥対象物の誘電正接tanδの値に応じて前記マイクロ波の吸収電力の上限値を定め、当該電力上限値の範囲内で該電力値を制御しつつマイクロ波を照射して乾燥処理を行うことを特徴とする誘電加熱を利用した乾燥対象物の乾燥方法。
【請求項２】
前記マイクロ波の吸収電力をＰ［Ｗ］、マイクロ波周波数をｆ［Ｈｚ］、前記乾燥対象物の比誘電率をεｓ、前記乾燥対象物の体積をＱ［ｍ3］、電界強度をＥ［Ｖ／ｍ］とした場合に、数式
Ｐ＝２πｆ・ε０・εｓ・Ｑ・Ｅ2・tanδ
より前記マイクロ波の吸収電力を算出して上限値を定めることを特徴とする請求項１に記載の誘電加熱を利用した乾燥対象物の乾燥方法。
【請求項３】
前記マグネトロンから発振されるマイクロ波の電力を、誘電正接tanδが0.1以上1.0未満の乾燥対象物に対しては電界強度を1500［Ｖ／ｍ］以下の値、誘電正接tanδが0.01以上0.1未満の乾燥対象物に対しては電界強度を5000［Ｖ／ｍ］以下の値、誘電正接tanδが0.001以上0.01未満の乾燥対象物に対しては電界強度を9000［Ｖ／ｍ］以下の値に制御し、このように電力制御したマイクロ波を当該乾燥対象物に照射して乾燥処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の誘電加熱を利用した乾燥対象物の乾燥方法。
【請求項４】
前記乾燥対象物の水分が当該乾燥対象物の質量の10％以下になった状態で乾燥処理を続行する場合は乾燥室容器内の冷却用空気を強制循環させることを特徴とする請求項１から３のいずれかひとつに記載の誘電加熱を利用した乾燥対象物の乾燥方法。
【請求項５】
マグネトロンから発振したマイクロ波を衣類等の乾燥対象物に照射して乾燥処理を行う誘電加熱を利用した乾燥対象物の乾燥装置において、前記マグネトロンから発振したマイクロ波が前記乾燥対象物に吸収される割合を測定する電界強度センサと、前記乾燥対象物の特性ないし性質に応じて当該マイクロ波の電力を制御するマグネトロン制御装置とを有しており、該マグネトロン制御装置は、誘電正接tanδが0.1以上1.0未満の乾燥対象物に対しては電界強度を1500［Ｖ／ｍ］以下の値、誘電正接tanδが0.01以上0.1未満の乾燥対象物に対しては電界強度を5000［Ｖ／ｍ］以下の値、誘電正接tanδが0.001以上0.01未満の乾燥対象物に対しては電界強度を9000［Ｖ／ｍ］以下の値に制御するものであることを特徴とする誘電加熱を利用した乾燥対象物の乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は誘電加熱を利用した乾燥対象物の乾燥方法および乾燥装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、マグネトロンから発振したマイクロ波を照射して誘電加熱現象を利用して乾燥処理を行う場合において、それぞれ種類の異なる素材からなる乾燥対象物を焦がしたり溶かしたりせず、また例えば衣類に着いているボタンや金具等の発熱により破損させず、さらには発火現象を生じさせることなく、乾燥対象物を効率よく的確に乾燥処理を行うためのマグネトロンの制御手法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば衣類を熱で乾燥させるために用いられる従来の手法としては石油、ガスまたは電気ヒータを熱源とする温風乾燥方式が主流であり、この方式を取り入れた乾燥装置が広く普及している。しかし、この乾燥方式は乾燥対象物を外側から加熱し、その表層から徐々に乾燥させるというものであるため内部の湿度が除去しにくいという面があり、乾燥処理に長時間を要し、ランニングコストが高く、しかもおのずから乾燥処理時間の短縮に限界があるという特徴も併せ有するものである。
【０００３】
このように温風乾燥方式が利用されている一方で、マイクロ波を利用し、乾燥対象物の内部の水分を直にかつ均一に加熱して発熱させるという乾燥方式も利用されるようになっている。この乾燥方式は、乾燥対象物をその内側から加熱できるため、乾燥処理時間を短縮し、ランニングコストを低廉にし、尚かつ効率よく乾燥させることができるという特徴を有している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
マイクロ波を利用した乾燥方式としては、従来、乾燥対象物を短時間で乾燥させるために、マイクロ波電力の最大出力値近辺でマグネトロンを駆動して乾燥処理を行うことが一般的であった。あるいは、さらに効率的な乾燥処理を行うことを目的として、マイクロ波の出力を大出力から小出力へ、あるいは逆に小出力から大出力へと変化させるという乾燥方式も行われていた（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、このようにマイクロ波を利用して対象物を乾燥させるという技術は生ゴミにも適用されており、例えば、処理容器内に生ゴミを入れ、撹拌するとともに、回転カッタで細断しながらマイクロ波を照射して加熱乾燥させる生ゴミ処理機などが提案されている（特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１９４０６７号公報
【特許文献２】特開平１１−６３８３６号公報
【特許文献３】特開２００２−３７００７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のようにマイクロ波電力の最大出力値近辺でマグネトロンを駆動して乾燥処理を行うことには以下のような課題があった。すなわち、乾燥動作の初期の段階では乾燥対象物中に水分が多く存在しており、この段階においては水分がマイクロ波電力を吸収して出力を消費するので問題とならないが、乾燥処理の度合いが進んで乾燥対象物中の水分が極度に少ない段階（例えば、乾燥対象物の水分が当該乾燥対象物の質量の10％以下程度になった段階）に至ると、乾燥対象物の電界強度が上昇してしまい対象物の一部が焼けたり焦げたりというような破損が生じることが問題となっていた。
【０００８】
また、このようにマイクロ波を利用して乾燥処理を行うものの中には、従来の電子レンジのマグネトロン制御技術をそのまま採り入れるかあるいはこれに依拠しているものもある。このような場合、大出力でマグネトロン駆動電源を作動させて高エネルギーのマイクロ波を発振していることから、上述の場合と同様、乾燥対象物の一部に破損が生じることがあった。
【０００９】
さらに、乾燥対象物が例えば衣類である場合には、複数の衣類の素材が共通しあるいは同一であるようなことは希であることに加えて、ボタンやジッパーといった色々な素材が含まれていることも多い。このような場合、発熱や火花等により個々の素材の耐熱温度を超えてしまうと、これらボタン等に変形ないしは破損をきたすことが避けられなかった。したがって、金属類やプラスチック類等が含まれる場合には通常の乾燥処理が不可となり、加温機能など限定された機能しか利用できなくなることがあった。
【００１０】
また、乾燥対象物がこのように焼けたり焦げたりするといった問題を解消するため、マグネトロンの出力を調整しつつ乾燥処理を行うという手法も試みられているが、例えば乾燥対象物として衣類だけみても種々の繊維材料のものが混在しており、尚かつボタンやファスナなど異種材料からなる部分も存在することから実際問題として難しいという面がある。つまり、高出力でマグネトロン駆動電源を作動させると乾燥対象物自体が焦げたり溶けたりといった部分的破損を起こし、尚かつ、乾燥対象物に取り付けられたボタンや金属類に火花が生ずる等の不具合が生じる。また、このような課題の解決方法として、マグネトロン電源のオン、オフによる断続的な駆動によってマイクロ波電力の平均値を弱くするとうオンオフ制御による対応手法も提案されたが、乾燥対象物が破損するという課題を完全に解消するまでには至っていない。
【００１１】
また、マイクロ波を利用して生ゴミを乾燥させる場合においては、生ゴミのような水分の多い乾燥対象物は体積の減量率が大きいのでマイクロ波を用いたマグネトロン制御が難しい。このため、上述のようにマイクロ波を利用して生ゴミを乾燥させるという技術は提案されているものの、国内の機械製造メーカにより完成された生ゴミを乾燥させるための機械は無いに等しい。このように生ゴミ乾燥が難しいことの大きな理由としては、乾燥対象物の質量や含水量が減量すると、マイクロ波のマッチング不良が起こってマグネトロンを劣化させること、また、これとともに処理容器の内部にて火花が発生するなどにより乾燥容器も劣化すること、などがある。
【００１２】
そこで、本発明は、マグネトロンから発振したマイクロ波を利用して衣類等さらには生ゴミ等の乾燥対象物を乾燥させるにあたり、それぞれ種類の異なる素材からなる乾燥対象物を焦がしたり溶かしたりせず、また例えば衣類に着いているボタンや金具等の発熱により破損させず、さらには発火現象を生じさせることなく乾燥対象物を効率よく的確に乾燥処理を行う、誘電加熱を利用した乾燥対象物の乾燥方法および乾燥装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる目的を達成するため、本発明者は種々の検討を行った。まず、従来、乾燥対象物が焦げたり溶けたりすること、衣類に着いているボタンや金具等の発熱により一部破損すること、発火現象が生じること等を防ぐことを目的とした出力制御自体は上述したように行われていたが、実際、有効な制御手段にまでは至っていない。すなわち、焦げ目や火花の発生は確実に防止しながらも、対象物は効率的に乾燥するという両課題を同時にかつ有効に解決した技術は皆無であったため、本発明者はかかる課題に挑み、種々の検討と実験を繰り返した結果、誘電体の内部に流れる純抵抗電流の角度を表す「誘電正接tanδ」に着目することにより、これらを有効に実現しうる技術を知見するに至ったものである。
【００１４】
本発明はかかる知見に基づきなされたもので、請求項１記載の発明は、マグネトロンから発振したマイクロ波を衣類等の乾燥対象物に照射して乾燥処理を行う誘電加熱を利用した乾燥対象物の乾燥方法において、乾燥対象物の誘電正接tanδの値に応じてマイクロ波の吸収電力の上限値を定め、当該電力上限値の範囲内で該電力値を制御しつつマイクロ波を照射して乾燥処理を行うことを特徴としている。
【００１５】
ここで、「誘電正接tanδ」について説明する。誘電体に高周波電圧を印加すると、この高周波の電圧に対して位相が９０度進んだ高周波電流が流れる。このとき、誘電体が理想的なものであればこの位相角はちょうど９０度ということになるが、実際には、印加電圧の周波数が高くなるにつれて位相が角度δだけ遅れてくる。これを加味し、誘電体に加えた交流電圧と、これによって生じる高周波電流との間の遅れ角度θ（＝π／２−δ）が「誘電位相角」である。また、このときの角度δが「誘電損角」である。この誘電損角δが大きい誘電体ほど誘電損が大きく、したがって誘電加熱の度合いが大きいということになる。この誘電損の程度を表すのに誘電損角δの正接であるtanδが用いられる。このtanδが「誘電正接」である。そして、誘電体に印加した電圧をＶ、電流をＩとした場合、ＶＩcosθ 、つまり高周波電圧値と高周波実効電流値を掛け算した値が高周波電力損失を示す値、つまり誘電損ということになる。このとき、誘電体自身が発熱現象を起こして高周波電力の一部が熱エネルギーに変換される（誘電加熱現象）。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の誘電加熱を利用した乾燥対象物の乾燥方法において、マイクロ波の吸収電力をＰ［Ｗ］、マイクロ波周波数をｆ［Ｈｚ］、乾燥対象物の比誘電率をεｓ、乾燥対象物の体積をＱ［ｍ3］、電界強度をＥ［Ｖ／ｍ］とした場合に、数式
Ｐ＝２πｆ・ε０・εｓ・Ｑ・Ｅ2・tanδ
よりマイクロ波の吸収電力を算出して上限値を定めることを特徴としている。
【００１７】
まず、乾燥対象物の単位体積あたりのマイクロ波吸収電力ｐ［Ｗ／ｍ3］は、数式１によって求めることができる。
［数１］
ｐ＝ω・ε・Ｅ2・tanδ
＝２πｆ・ε０・εｓ・Ｅ2・tanδ
ただし、
ω：角周波数
ε：誘電率
ε０：真空の誘電率
Ｅ：電界強度
ｆ：マイクロ波周波数［Ｈｚ］
また、変化しない要素（定数）であるπとε０に当該数値を代入して数式１を簡素化すると、以下のようにになる。
ｐ＝0.556・εｓ・tanδ・ｆ・Ｅ2・10-10 ［Ｗ／ｍ3］
【００１８】
ここで数式１の内容について補足的に説明しておくと以下のようになる。すなわち、発熱に係る電力Ｐを求める場合、以下の式によって求めることができる。
Ｐ＝Ｅ2／Ｒ
＝Ｅ2・tanδ・２πｆＣ
＝Ｅ2・tanδ・２πｆ・Ｓ／ｄ  ［Ｗ］
ただし、
Ｒ：誘電体のリアクタンス（Ｘc＝１／２πｆＣ）
Ｓ：電極の面積［ｍ2］
ｄ：電極の距離［ｍ］
また、コンデンサの容量を求める式は
Ｃ＝ε０・εｓ・Ｓ／ｄ
である。ここで、Ｓを誘電体の底面積、ｄを誘電体の厚さ（立方体の稜の長さ）と置き換え、誘電体（乾燥対象物）の単位体積あたりのマイクロ波吸収電力ｐを考えると、
ｐ＝Ｐ／（Ｓ・ｄ）
＝（Ｅ2・tanδ・２πｆ・ε０・εｓ）／ｄ2
＝（Ｅ／ｄ）2・tanδ・２πｆ・ε０・εｓ
＝（Ｅ／ｄ）2・tanδ・ｆ・εｓ×5.56×10-11 ［Ｗ／ｍ3］
となり、ｄ＝１なので
ｐ＝Ｅ2・tanδ・ｆ・εｓ×5.56×10-11 ［Ｗ／ｍ3］
＝0.556・εｓ・tanδ・ｆ・Ｅ2・10-10 ［Ｗ／ｍ3］
となり、上述した式と同等であることがわかる。
【００１９】
また、誘電体（乾燥対象物）の体積をＱ［ｍ3］とおくと、乾燥対象物全体におけるマイクロ波吸収電力Ｐを求める式は以下の数式２のようになる。
［数２］
Ｐ＝２πｆ・ε０・εｓ・Ｑ・Ｅ2・tanδ
ただし、
Ｐ：マイクロ波吸収電力［Ｗ］
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の誘電加熱を利用した乾燥対象物の乾燥方法において、マグネトロンから発振されるマイクロ波の電力を、誘電正接tanδが0.1以上1.0未満の乾燥対象物に対しては電界強度を1500［Ｖ／ｍ］以下の値、誘電正接tanδが0.01以上0.1未満の乾燥対象物に対しては電界強度を5000［Ｖ／ｍ］以下の値、誘電正接tanδが0.001以上0.01未満の乾燥対象物に対しては電界強度を9000［Ｖ／ｍ］以下の値に制御し、このように電力制御したマイクロ波を当該乾燥対象物に照射して乾燥処理を行うことを特徴としている。本発明においては、個々のマグネトロンのマイクロ波電力出力範囲を誘電正接tanδから定めた電界強度値の範囲に限定し、その限定範囲内で連続駆動させるというように、従来の電子レンジのマグネトロン制御方法とは異なる制御を行うこととしている。
【００２１】
ここでは、物質の比誘電率εｓと、誘電正接δと、電波の浸透深さ（電力半減深度ｍ）との関係（周波数ｆ＝2450ＭＨｚ）を示した図２８を用いて説明する（なお、図中の「浸透深さ（電力半減深度ｍ）」はマイクロ波の電力減衰度を示すもので、ここでは説明しないある計算式で求めた値が１／２となる深度値を表している）。本発明では、乾燥対象物となりうる種々の素材（物質）に関し、上述した誘電損の程度により区分けすることとしている。具体的には、この誘電損の程度を示す誘電正接δに着目し、対数グラフにおいて、誘電正接tanδが0.1以上１未満の領域、0.01以上0.1未満の領域、そして0.001以上0.01未満の領域に区分けする（図２８参照）。なお、比誘電率εｓをもう一方の軸（縦軸）にとり、かかる対数グラフ内に種々の素材をその特性ごとに記入していくと、その多くの比誘電率εｓは10以下である。比誘電率εｓが10を超えている水、メチルアルコール、砂（水分１７％）などは、それ自体が乾燥対象物となることは考えにくい。ただし、例えば生ゴミであれば比誘電率εｓが大体50から70の間にあるなどこの値を超えるものが存在するが、このような物質を乾燥対象物から除外するという意味ではない。
【００２２】
次に、各区分における電界強度値の上限であるが、本発明では誘電正接tanδが0.1以上１未満の領域を「区分Ａ」、0.01以上0.1未満の領域を「区分Ｂ」、0.001以上0.01未満の領域を「区分Ｃ」と定め、各区分ごとに適切な電界強度値を規定することにしている。具体的には、「区分Ａ」で1500［Ｖ／ｍ］、「区分Ｂ」で5000［Ｖ／ｍ］、「区分Ｃ」で9000［Ｖ／ｍ］という各値を設定し、これらの値を上限とする範囲内でマイクロ波を照射することにより、色々な物質が混在した場合でも乾燥対象物を破損することなく安全にかつ効率的に乾燥処理を行うことを可能としている。また、乾燥対象物の誘電正接δが上記の「区分Ａ」、 「区分Ｂ」、 「区分Ｃ」にまたがっている場合の電界強度値の上限規定は以下のとおりとする。すなわち、区分Ａと区分Ｂの両領域に色々な物質が混在している時は区分Ａの電界強度値の上限値が優先し、区分Ｂと区分Ｃの両領域に色々な物質が混在している時は区分Ｂの電界強度値の上限値が優先するというように、低い方の上限値に合わせることにする。ここで、これら電界強度値の上限値について説明すると、以下のとおりである。
【００２３】
数式２によれば、電界強度値の1500［Ｖ／ｍ］の空間内での質量1000ｇに対するマイクロ波吸収電力がおよそ306［Ｗ］となることがわかる。したがって、乾燥対象物が半分の500ｇであればマイクロ波吸収電力も半分（およそ158［Ｗ］）ということになる。これに対し、大気圧下での気体の熱量がおよそ28［Ｊ／Ｋ・mol］であり、大気圧下での気体１mol(モル)当りの体積がおよそ22.4［Ｌ（リットル）］であることを踏まえつつ、装置内に流す気体流量として例えば11［リットル／秒］を想定してみる。気体11リットルを１秒間流すと約14［Ｊ］の熱量を奪うことができることなるので、シールド空間において乾燥対象物500ｇに供給される熱量（例えばこの例ではおよそ158［Ｗ］）は、およそ11秒で奪い去ることが可能だという計算結果が得られる。ここでの風量11［リットル／秒］は乾燥装置における気体流量として十分かつ現実的な値であり、小型の機械でも実施可能なものである。
【００２４】
また「区分Ｂ」については、電界強度値5000［Ｖ／ｍ］の空間内での質量1000ｇに対するマイクロ波吸収電力がおよそ340［Ｗ］となるから、乾燥対象物500ｇに対してはおよそ170［Ｗ］ということになり、「区分Ａ」と同等の気体流量で、乾燥装置としての機能を十分に果たしうる。
【００２５】
さらに「区分Ｃ」については、電界強度値9000［Ｖ／ｍ］の空間内での質量1000ｇに対するマイクロ波吸収電力がおよそ110［Ｗ］となるから、乾燥対象物500ｇに対してはおよそ55［Ｗ］ということになり、「区分Ａ」と同等の気体流量で、乾燥装置としての機能を十分に果たしうる。
【００２６】
また、請求項４記載の発明のように、乾燥対象物の水分が当該乾燥対象物の質量の10％以下になった状態で乾燥処理を続行する場合は乾燥室容器内の冷却用空気を強制循環させることが好ましい。
【００２７】
さらに請求項５記載の発明は、マグネトロンから発振したマイクロ波を衣類等の乾燥対象物に照射して乾燥処理を行う誘電加熱を利用した乾燥対象物の乾燥装置において、マグネトロンから発振したマイクロ波が乾燥対象物に吸収される割合を測定する電界強度センサと、乾燥対象物の特性ないし性質に応じて当該マイクロ波の電力を制御するマグネトロン制御装置とを有しており、該マグネトロン制御装置は、誘電正接tanδが0.1以上1.0未満の乾燥対象物に対しては電界強度を1500［Ｖ／ｍ］以下の値、誘電正接tanδが0.01以上0.1未満の乾燥対象物に対しては電界強度を5000［Ｖ／ｍ］以下の値、誘電正接tanδが0.001以上0.01未満の乾燥対象物に対しては電界強度を9000［Ｖ／ｍ］以下の値に制御するというものである。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１に記載の発明によれば、乾燥対象物の誘電正接tanδの値に応じてマグネトロンから発振されるマイクロ波の電力の上限値を定め、その限定範囲内で連続駆動させるというように、従来の電子レンジのマグネトロン制御方法とは異なる制御を行うことができる。これによれば、マイクロ波を利用して衣類等を乾燥させるにあたり、それぞれ種類の異なる素材からなる乾燥対象物を焦がしたり溶かしたりせず、また例えば衣類に着いているボタンや金具等の発熱により破損させず、さらには発火現象を生じさせることなく、衣類等の乾燥対象物を効率よく的確に乾燥処理することが可能となる。
【００２９】
さらに、この乾燥方法によれば、種々の素材が属する区分に応じてマイクロ波による電界強度を制限して破損や発火が生じるのを防止することとしているため、衣類の乾燥のみならず、蒲団、食器、野菜、穀物、生花、水産物、生ゴミ、木紙類等々のあらゆる物質に対する乾燥（あるいは湿気の除去）の分野での汎用が可能であり、従来のヒータ熱源による乾燥方式にはない新たな方法として活用されることが期待できる。また、石油・ガス等のヒータ熱源方式と比べて環境に優しく、乾燥時間が短縮できることでの作業の効率性、電力の節電・省エネルギーとしての経済効果も大きい。
【００３０】
請求項２に記載の発明によれば、マグネトロンのマイクロ波電力出力範囲を比誘電率εｓと誘電正接tanδとから算出した電界強度値の範囲内に限定し、その限定範囲内で連続駆動させることとしているので、衣類等の乾燥対象物を効率よく的確に乾燥処理することができる。
【００３１】
請求項３に記載の発明によれば、乾燥対象物の誘電正接tanδの値に応じてマグネトロンから発振されるマイクロ波の電力の上限値を定め、その限定範囲内で連続駆動させるというように、従来の電子レンジのマグネトロン制御方法とは異なる制御を行うことができる。これによれば、マイクロ波を利用して衣類等を乾燥させるにあたり、それぞれ種類の異なる素材からなる乾燥対象物を焦がしたり溶かしたりせず、また例えば衣類に着いているボタンや金具等の発熱により破損させず、さらには発火現象を生じさせることなく、衣類等の乾燥対象物を効率よく的確に乾燥処理することが可能となる。
【００３２】
請求項４に記載の乾燥方法によれば、乾燥対象物の水分が極度に少なくなった状態でマイクロ波を照射し乾燥動作を行う場合に、冷却用空気を強制循環させることによって乾燥対象物が一定温度、例えば摂氏１５０度を超えないように制御することが可能となる。したがって、水分が極度に少なくなった時点あるいはそれに近い時点で乾燥対象物が急激に温度上昇して破損が生じるのを未然に防止することができる。
【００３３】
また、請求項５に記載の乾燥装置によれば、マグネトロンのマイクロ波電力出力範囲を比誘電率εｓと誘電正接tanδとから定めた電界強度値の範囲に限定し、その限定範囲内で連続駆動させるという制御を行うことにより、マイクロ波を利用して衣類等を乾燥させるにあたり、それぞれ種類の異なる素材からなる乾燥対象物を焦がしたり溶かしたりせず、また例えば衣類に着いているボタンや金具等の発熱により破損させず、さらには発火現象を生じさせることなく、衣類等の乾燥対象物を効率よく的確に乾燥処理を行うことが可能となる。
【００３４】
さらに、この乾燥装置によれば、種々の素材が属する区分に応じてマイクロ波による電界強度を制限して破損や発火が生じるのを防止することとしているため、衣類の乾燥のみならず、蒲団、食器、野菜、穀物、生花、水産物、生ゴミ、木紙類等々のあらゆる物質に対する乾燥（あるいは湿気の除去）の分野での汎用が可能であり、従来にはない新たな装置として活用されることが期待できる。また、石油・ガス等のヒータ熱源方式と比べて環境に優しく、乾燥時間が短縮できることでの作業の効率性、電力の節電・省エネルギーとしての経済効果も大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００３６】
図１〜図１５に本発明の一実施形態を示す。本発明は、マグネトロンから発振したマイクロ波を乾燥対象物に照射し、誘電加熱を利用して乾燥対象物の乾燥させるというものであり、尚かつこの際、マグネトロンから発振されるマイクロ波の電力を、誘電正接tanδが0.1以上1.0未満の乾燥対象物に対しては電界強度を1500［Ｖ／ｍ］以下の値、誘電正接tanδが0.01以上0.1未満の乾燥対象物に対しては電界強度を5000［Ｖ／ｍ］以下の値、誘電正接tanδが0.001以上0.01未満の乾燥対象物に対しては電界強度を9000［Ｖ／ｍ］以下の値に制御することとしている。以下では、乾燥室に着脱可能な乾燥対象物挿入用のカートリッジ３をターンテーブル６に挿着してカートリッジ３とターンテーブル６とを回転させながらマグネトロン（マイクロ波発振器）から出るマイクロ波によって乾燥させる方式を採用した乾燥機（乾燥装置）について説明する。以下で説明する乾燥機（乾燥装置）は、特に衣類等を乾燥対象物とした場合に好適な装置である。
【００３７】
マイクロ波を利用して乾燥対象物の乾燥処理を行う本実施形態の乾燥機は、マイクロ波を照射することにより乾燥対象物自体を内部から発熱させるために効率的に乾燥処理を行うことができ、しかも乾燥対象物の内部まで均一に乾燥することができるという利点がある。これらに加え、本実施形態ではターンテーブル６に着脱自在のカートリッジ３と当該ターンテーブル６とを高温乾燥状態にある乾燥室容器１内にて任意の回転数で回転させ乾燥空気を強制的にカートリッジ３の内部に送り込み、カートリッジ３内に収容された乾燥対象物と乾燥空気との接触領域がより多く確保される構造とすることによって、対象物の乾燥時間短縮の実現を図っている。
【００３８】
この場合、乾燥機は、脱水機能を有する着脱自在のカートリッジ３を１個以上好ましくは２個以上備えていることが乾燥効率向上等の観点から望ましい。本実施形態では、このカートリッジ３の中に乾燥対象物を入れて乾燥室内のターンテーブル６に挿着する構造を採用し、乾燥対象物としての衣類等の布生地などが絡みにくい構造としている。例えば本実施形態では、鉛直に設けられた円盤状のターンテーブル６に６個のカートリッジ３を等間隔に配置し、ターンテーブル６の軸を中心として公転しながら自転するよう回転自在に取り付けている（図１等参照）。ターンテーブル６の回転軸と各カートリッジ３の回転軸はいずれもその軸方向が水平となっている。
【００３９】
上述したようにカートリッジ３が着脱可能なターンテーブル６は、乾燥室内に設置されたギア歯車８およびコア回転シャフト９ａ、乾燥室外に設置されたカップリング１０等を介してターンテーブル駆動モータ１１に接続されている（図３等参照）。このターンテーブル駆動モータ１１を駆動すると、ギア歯車８が回転し、ギア歯車８が回転するとターンテーブル６の外周に設けられている歯に回転力が伝わり、ターンテーブル６が送風ダクト１２の外周を摺動しながら回転する。
【００４０】
また、ターンテーブル６上の各カートリッジ３は以下のように回転動力が伝達されることによって回転する（図３等参照）。すなわち、送風ダクト１２の外周には同軸回転軸７が設置され、さらにこの同軸回転軸７にはプーリ７ｃが固定されており、カートリッジモータ７ｆの回転動力が、カートリッジモータプーリ７ｅ、タイミングベルト７ｄを介してこのプーリ７ｃに伝達されるようになっている。そうすると、このプーリ７ｃから、同一軸上に固定されているプーリ７ａに動力が伝達され、タイミングベルト７ｂを介してターンテーブル６のプーリ６ｇが回転し（図５参照）、回転軸６ｄが回転動力をプーリ６ｃに伝達する。各カートリッジ３に対応して設けられているこれらプーリ６ｃをタイミングベルト６ｅにより回転させ、回転軸６ｂ、６ｄに差し込まれているカートリッジ回転軸３ｂに伝達することによりカートリッジ３が回転する。
【００４１】
送風ダクト１２は本体に固定され、さらにこの送風ダクト１２の外周には、ターンテーブル送風ダクト６ｈが覆うように嵌め込まれている（図７参照）。これにより、送風ダクト１２とターンテーブル送風ダクト６ｈは接合されて一体となっている。ターンテーブル６は、送風ダクト１２の外周面を摺動しながら回転する構造となっている。
【００４２】
送風排気ファンモータ１４の回転軸の下端側には送風ファン１３が取り付けられ、上端側には排気ファン１６が取り付けられている（図３参照）。電装部（機械の制御を目的とする制御基板、マグネトロン駆動の高圧トランスやインバータ電源を設置している部屋）において発熱した空気は、送風ファン１３に接続されている送風ダクト１２、およびターンテーブル送風ダクト６ｈを通り、さらに乾燥室容器開閉ドア２の吸入ダクト２ｃを通って、乾燥室容器開閉ドア２の内部に送られる。乾燥室容器開閉ドア２の内部に送られた空気は、カートリッジ空気供給孔２ｆからカートリッジ３の乾燥品挿入孔３ｅに吸引され、脱水孔３ｄから乾燥室容器１に放出される（図８、図９、図１０等参照）。
【００４３】
乾燥室容器開閉ドア２の蓋２ａは着脱自在であり、蓋圧着ばね２ｅに押圧され、蓋ガイド枠２ｄを摺動して回動する構造となっている（図２、図３参照）。蓋ガイド枠２ｄは蓋２ａの中心方向を向いている凹溝を有しており、蓋２ａは、蓋外周部をこの凹溝に摺接させながら回動する。また、蓋２ａは、乾燥室容器１の内部のターンテーブル６上に装着されているカートリッジ３の数と同じ孔数で、尚かつカートリッジ３の位置に対応したカートリッジ空気供給孔２ｆを備えている。カートリッジ空気供給孔２ｆの孔径は、カートリッジ３の外形と同径となっている。また、乾燥室容器開閉ドア２を閉めた時には、蓋圧着ばね２ｅに押されることによって、蓋２ａの吸入ダクト２ｃに形成されている吸入ダクト咬合爪２ｂが、ターンテーブル６の吸気ダクト６ｈに形成されている吸入ダクト咬合爪６ｊに咬合する構造になっている。乾燥室容器開閉ドア２には各カートリッジ３に対応してカートリッジ窓２ｋが設けられている（図１参照）。
【００４４】
乾燥室容器開閉ドア２のパッキン２ｊは、ドアを閉めた時、乾燥室容器１を減圧室にするために一役かっている。また、チョーク２ｉには、マイクロ波を乾燥室容器１の室内から外へ漏洩させない構造のものが装着されている。
【００４５】
乾燥室容器開閉ドア２は、当該ドア２の前面に設けられた取っ手２ｇを手前に引くとロック爪２ｈがいったん引っ込んでドアロック孔２４（図２参照）から外れるように設けられている。本実施形態の乾燥室容器開閉ドア２は９０度以上開けることができるように取り付けられている。また、この乾燥室容器開閉ドア２を閉める時は、取っ手２ｇを押すようにすればロック爪２ｈがドアロック孔２４に押されて自動的に引っ込みこのドアロック孔２４内に嵌挿されるようになっている。乾燥室容器１は、このようにして閉じられた乾燥室容器開閉ドア２によって密封された状態となる。
【００４６】
上述のように、本実施形態のカートリッジ３はそれ自体が各回転軸６ｂを中心に回転（自転）する。また、カートリッジ３の周囲に設けられたフィン３ａ（図８参照）が、カートリッジ３が回転する際このカートリッジ３の内部の空気を乾燥室容器１内に強制的に排出する。また、カートリッジ３が回転する際にはその遠心力によって乾燥対象物の水分が脱水孔３ｄから排出されるようになっている。
【００４７】
乾燥室容器１内の空気は、排気ダクト１５および排気ファン１６、さらに排気ダクト１７を通して本装置外に排出される。本実施形態では、マイナスイオン発生器２９でマイナスイオンの雰囲気をもつ空気を同時に排出するようにしている。
【００４８】
また本実施形態では、送風ダクト１２に装着した吸気開閉弁３０を吸気開閉弁駆動部３１によって開閉させるようにしている。乾燥動作時に吸気開閉弁３０を閉じれば、乾燥室容器１の内部を１気圧以下に減圧させることが可能となっている。
【００４９】
マグネトロン２２は、当該マグネトロン２２が発生するマイクロ波が導波管２２ａを通じて乾燥室容器１内の所定位置に照射されるように設置されている（図３等参照）。また、乾燥対象物にマイクロ波が吸収する割合を測定する電界強度センサ２８と、材質などといった乾燥対象物の特性ないし性質に応じて当該マイクロ波の電力を最適な電力となるよう制御する図示しないマグネトロン制御装置とが併設されており、この電界強度センサ２８およびマグネトロン制御装置で乾燥対象物の材質等に応じてマイクロ波電力を決定し、マグネトロン用電源２３を制御して最適な電力になるよう調整できるようになっている。
【００５０】
本実施形態における乾燥動作について具体的に説明する。まず、乾燥室容器１内の湿度センサ１８で、マグネトロン２２の照射口に近接しているカートリッジ３の内部の乾燥対象物の水分量を測定する。次に、カートリッジ３がマグネトロン２２の照射口付近に留まる時間を計算した上で、カートリッジ３が挿着されているターンテーブル６を計算した時間の間停止させてマイクロ波を照射する。この際、乾燥室容器１内の温度センサ１９で乾燥対象物の温度を測定し、電界強度センサ２８で電力の最適化を行うことによって過度に温度上昇が起こらないようマイクロ波照射電力を調整する。また、乾燥対象物の水分量が多い時にはターンテーブル６の停止時間を長くとり、水分量が少なくなってきた時には停止する時間を短くすることによって効率の良い乾燥動作をさせることができる。さらには、水分量が多い時にはカートリッジ３の回転速度を高くし、その一方でを水分量が少ない時には回転速度を低くすることによって乾燥動作をさらに効率的にすることも好ましい。また、湿度センサ１８と温度センサ１９によりカートリッジ３の内部の乾燥対象物が所定の乾燥状態に到達したことを検出したら、吸気開閉弁３０を開き、減圧下での乾燥動作から大気圧下での乾燥に切り替えることによってさらに効率の良い乾燥動作をさせることができる。
【００５１】
続いて、図１５に縦軸を湿度軸、横軸を時間軸として乾燥動作の進行過程におけるマイクロ波照射電力の関係を示し、乾燥過程におけるマイクロ波電力部の制御方法を説明する。ｔ１時間においては、マイクロ波電力を最大にしてある所定湿度まで高速に乾燥させることによって湿度の上昇下降変化を計算し、これを基に切替時間ａ（カートリッジ３の回転数を切り替え、マイクロ波照射を休止してから照射開始するまでの時間）を算出する。ｔ２時間においては、任意のマイクロ波電力のマイクロ波を照射する。ｔ３時間においては、任意のマイクロ波電力のマイクロ波を照射時間ｔ３（ｔ３＜ｔ２）だけ照射する。ｔ４時間においては、任意のマイクロ波電力のマイクロ波を照射時間ｔ４（ｔ４＜ｔ３）だけ照射する。そのａ時間後、任意のマイクロ波電力のマイクロ波を照射時間ｔ５（例えば本実施形態の場合、照射時間ｔ５は照射時間ｔ４の１／２以下）だけ短時間照射するとともに、この短時間ｔ５の間欠照射を数回繰り返す。その後、所定の湿度に到達した時点で時間ｔ６だけ送風乾燥する動作に切り替える（図１５参照）。なお、ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５の各時間は乾燥状態に応じて任意に増減させることができる。また、時間ｔ５だけ間欠照射を行う際の照射回数も乾燥状態に応じて任意に増減することができる。
【００５２】
また、排出される空気は湿度が高いため、本実施形態では冷却装置２０により水分を除去してから空気を排出するようにしている（図３等参照）。冷却装置２０で除去された水分は廃液パイプ２６と通して水受け皿２１に回収される（図３参照）。
【００５３】
続いて、本発明の第２の実施形態を説明する（図１６〜図２７参照）。
【００５４】
本実施形態における誘電加熱方式による乾燥装置は、家庭用ないしは業務用の自動乾燥機のごとく乾燥室容器１内で回転する乾燥ドラム３２を有している（図１７参照）。この乾燥ドラム３２の内周には、乾燥対象物収納容器３３が着脱可能となっている（図１７参照）。この乾燥対象物収納容器３３は第１実施形態におけるカートリッジ３に相当するものであり、その収容スペース内に乾燥対象物を区分けした状態で収納する役割を有する。ただし本実施形態における乾燥対象物収納容器３３は、回転（自転）するように設けられていたカートリッジ３とは異なり、それ自体相対的に回転することはなく、ただ乾燥ドラム３２と一体となって回転するのみとなっている。
【００５５】
本実施形態では、このような乾燥対象物収納容器３３を乾燥ドラム３２内に４個着脱できるようにしている（図１７参照）。この場合、効率的で偏りのない乾燥を行うという観点からすればこれら乾燥対象物収納容器３３は等間隔に配置されていることが好ましい。本実施形態では、乾燥ドラム３２の内周にこれら４個の乾燥対象物収納容器３３を９０度おきで等間隔に配置することとしている（図１７参照）。
【００５６】
また、乾燥ドラム３２に対しこれら乾燥対象物収納容器３３を着脱可能とするための構造は特に限定されるものではないが、本実施形態では以下のように、個々の乾燥対象物収納容器３３をその周囲を覆った状態で所定位置内に保持するいわばシールド構造とも呼べる構造としている。すなわち、乾燥ドラム３２の内周を径方向に取り付けられた４枚の仕切板３４で９０度おきに仕切り、乾燥対象物収納容器３３が着脱可能な４つの挿入スペース３６を設けている（図１７等参照）。これら仕切板３４の仕切り高さは、後述する冷却用吸気ダクト３９の接続部３９ｂと密着ないしは近接した状態となるようにドラム半径より低くされ、各々の仕切板３４が互いに独立した構造となっている（図１７参照）。これら仕切られたスペース３６内にはさらに保持板３５が取り付けられ、この保持板３５と乾燥ドラム３２との間に軸方向に沿って乾燥対象物収納容器３３を出し入れできるようになっている（図２０参照）。本実施形態の保持板３５は中央の面が乾燥ドラム３２の回転中心を向く平坦面であり、その両側の面がそれぞれに近接する仕切板３４とほぼ平行な平坦面という３つの面から構成された形状となっている（図１７、図２０参照）。ただしこれは一例に過ぎず、保持板３５の形状は乾燥対象物収納容器３３の形状と大きさに合わせて適宜変化させることができる。また、保持板３５の中央の面には例えば回転軸方向に並ぶ複数のスリットからなる通気孔３５ａが設けられている（図２０参照）。この通気孔３５ａは支持板３５の一部を切り欠くことによって直に形成されたもので構わない。また、本実施形態ではこれら通気孔３５ａの周囲を矩形の枠３５ｂで取り囲んでいる（図１７、図２０参照）。さらに、乾燥ドラム３２の外周であってこのように仕切られたスペース３６の外周側の部分にも通気孔３２ａが設けられている（図２０参照）。したがって乾燥室容器１内の空気は、これら通気孔３２ａ，３５ａを通じて乾燥ドラム３２の内側から外側へあるいはその逆へと通気可能である。さらにスペース３６の奥側には挿入された乾燥対象物収納容器３３のストッパとして機能する底板３７が設けられている（図１７、図１９参照）。この底板３７には例えば複数の小孔からなる空気取り出し孔３７ａが設けられている。また、乾燥ドラム３２の内周面であってこのスペース３６の入り口の部分には、乾燥対象物収納容器３３の一部が嵌り込む収納容器固定用溝３２ｂおよびこの乾燥対象物収納容器３３を固定するための収納容器固定用孔３２ｃが設けられている（図２０等参照）。
【００５７】
乾燥対象物収納容器３３は、当該容器内に乾燥対象物を収納した状態で上述のスペース３６に挿入されるいわば引き出し状の容器である。乾燥対象物収納容器３３の形状と大きさは特に限定されるものではないが、本実施形態ではスペース３６にちょうど収まる形状および大きさとしている（図１６参照）。また、スペース３６に挿入される際の手前側と奥側とならびにドラム外周側の各面にはドット状あるいはスリット状の通気孔３３ａが設けられている。ドラム内周側は、乾燥対象物を出し入れできるように開口しているが（図１６参照）、例えば扉状の蓋を設けるなどしてもよい。また、この乾燥対象物収納容器３３のドラム外周側の面には上述した収納容器固定用溝３２ｂに嵌り込む例えば断面略半円形状の突起が形成されている。さらに、乾燥対象物収納容器３３の手前側には上述した収納容器固定用孔３２ｃに係合可能なスライドする容器固定用突起３３ｃ、およびこの容器固定用突起３３ｃをスライドさせるための突起スライド操作部３３ｄが設けられている（図１６参照）。この容器固定用突起３３ｃは、収納容器固定用孔３２ｃに係合することにより、乾燥対象物収納容器３３がスペース３６の手前側に移動するのを防止する。
【００５８】
また、乾燥ドラム３２の背面（乾燥対象物収納容器３３の挿入方向奥の面）は円形プレート３２ｄによって構成されている（図１９参照）。この円形プレート３２の中心には乾燥ドラム３２の回転軸となる固定軸３２ｅが固着されている（図２０参照）。また、円形プレート３２にはこの固定軸３２ｅを中心として周状に並ぶ複数のスリットからなる通気孔３２ｆが設けられている（図２０等参照）。さらに、これら周状に並ぶ通気孔３２ｆの外周側には同じく周状に空気取り出し孔３２ｇが設けられている（図１９参照）。本実施形態では、底板３７の空気取り出し孔３７ａと重なるように比較的大きめの４つの空気取り出し孔３２ｇを９０度間隔で配置している（図１９参照）。
【００５９】
乾燥室容器１の裏側（背面側）には、乾燥ドラム３２を回転させる駆動モータ１１と、この駆動モータ１１から固定軸３２ｅにトルクを伝達するギア列を収容したギアボックス３８とが設けられている（図１８、図１９、図２４参照）。この駆動モータ１１およびギアボックス３８で回転ドラム３２を回転させる際、一定速度で回転させても構わないが、制御回路ないしは制御装置を用いて回転制御することも好ましい。こうした場合、例えば、各乾燥対象物が乾燥過程にある状態で乾燥ドラム３２を停止させるといった制御も可能となる。
【００６０】
また、乾燥ドラム３２の内側において、固定軸３２ｅの手前側には冷却用吸気ダクト３９が取り付けられている（図２１参照）。乾燥ドラム３２の通気孔３２ｆから吸入された外気は、この冷却用吸気ダクト３９を通り、シールド構造となっている乾燥対象物収納容器３３の内部を通過し、さらに冷却排気ボックス４０に吸引され、最終的には排気ファンボックス４１から装置の外部に排気される（図１８、図２４等参照）。排気ファンボックス４１の下方に設けられている排気ファンモータ４３がこの排気ファンボックス４１内に空気を送り込み、排気用の流れを生じさせる（図１８、図２４参照）。なお、図２４において、排気ファンボックス４１からの排気の流れを矢示するとともに符号４２を付している。
【００６１】
また、排気ファンモータ４３は、制御回路によってその回転量が制御されていることが好ましい。乾燥対象物はマイクロ波で加熱されて熱量を得るが、この熱量は、乾燥ドラム３２内でシールドされた乾燥対象物収納容器３３内を流れる冷却用空気の流量に応じて移動量が変わってくる。そこで、制御回路によって空気流量を制御できれば、同等の熱量が奪い取られるようにするか、あるいは乾燥対象物の温度上昇を鈍化させる動作を実現するかなど、乾燥の過程ないしは状況に応じて柔軟に対応することが可能になるという利点がある。このように流量制御するにあたっては、乾燥対象物の質量、比熱の大きさ、乾燥対象物が電界の弱い場所と強い場所とに滞在する時間、などが制御要素となる。このような空気流量調節による温度制御をするにあたり、例えば本実施形態では、乾燥対象物の温度が１５０度以上とならないように流量調節を行うこととしている。本実施形態において１５０度以上とならないように制御する目的のひとつには、乾燥対象物が焼けたり焦げたり溶けたりするのを防止しつつ細菌類を効果的に死滅させることがある。すなわち、ほとんどの細菌類は１４０度以上で死滅するというデータに基づき医療機器では殺菌温度の基準を１４０度にしていることから、本実施形態においてもこれに基づき温度の適正化を図っている。例えば排気ファンモータ４３がＡＣモータである場合には、サイリスタまたはトライアック素子を用いて段階的あるいは無段階に回転数を選べるような回転数制御を行うことができる。また、このように温度が１５０度以上となるのを回避することにより、乾燥対象物収納容器３３として例えばプラスチック材料が使用されていたとしても当該プラスチック材料が溶融するのを防止できる。
【００６２】
ここで、空気流量制御の具体例について説明しておく。例えば乾燥対象物の重量４００ｇと仮定した場合の流量を0.72ｍ３／分として空気の温度低下傾向を測定する。また、乾燥対象物の比熱を計算し、比熱を温度低下係数に変換して、この係数に合わせて流量を増やしていく。乾燥対象物の重量４００ｇを基準に重量が増分した分、比例して流量を増やしていく。基準重量が、機械の乾燥室容量の大きさで変わる場合は、空気流量も変わる。あるいは、電界の弱い空間で、乾燥対象物の温度を電界の弱い空間に入る前の温度から５℃以下の温度差で低下する（１４５℃であれば１４０℃から１４５℃の範囲）よう乾燥ドラム３２の回転速度を制御するという具体例もある。
【００６３】
また、乾燥ドラム３２をはじめ乾燥室容器１内に電界の弱い場所と電界の強い場所とを設け、乾燥対象物を電界の弱い場所から強い場所に移動させ、電界の強い場所から弱い場所に移動させる動作を繰り返すという手段も採りうる。この場合、電界の弱い場所の空気の流量を増やして乾燥対象物を冷却し、乾燥対象物が電界の強い所に移動してから電界の弱い所に戻って来た時に１５０度を超えないようにするために空気の流量が決定される。電界の弱い空間の構成としては、マグネトロン２２によるマイクロ波が発振周波数が非常に高く直進性が高いことを利用したものを挙げることができる（図２７参照）。この場合、金属板か誘電正接（誘電体損失角）の小さいプラスチックの表面に金属膜を形成し（図２７中ではこの金属膜に符号４６を付している）、そこでマイクロ波を反射させ、当該金属膜４６の裏側に、マイクロ波の回り込みを少なくする空間を設けて弱電界空間を形成することができる。例えば大型の乾燥システムにおいては、あらかじめ弱電界室を設けておいてこの室内に乾燥対象物をキャリアで搬入したり、あるいは可動遮へい板でマイクロ波を反射させ可動遮へい板の裏側に弱電界空間を設けたりする場合がある。
【００６４】
また、電界の弱い空間への空気流量の増やし方としては、以下のようなものが考えられる。すなわち、強電界空間の排気系と弱電界空間の排気系に対して、別々に排気弁を設けておき、強電界空間の排気系の排気弁を全開にして、乾燥対象物からの水分蒸発量を水分センサで測定する。加熱動作進行時の水分センサの測定値が降下した時の値と、乾燥運転直後の加熱する前の排気空気を水分センサで測定しておいて、これらの測定値の中間値以下で、弱電界空間の排気系の排気弁を全開にして強電界空間の排気系の排気弁を全閉に切り替える。
【００６５】
なお、特にロスファクタの小さい乾燥対象物の場合には１００度以下とすることも可能だと考えられる。これは、乾燥中に水分が１００度で蒸発するので乾燥対象物の温度は１００度になるが、水分が少なくなると１００度を下回り今度は乾燥対象物自体のマイクロ波のロスファクタにより発熱し、長い時間をかけ再び１００度以上となり、時間の経過により温度が上昇していくという実際の乾燥状況を鑑みたものである。また、ロスファクタを考慮しない場合であれば、乾燥対象物の乾燥時の温度上昇特性が１００度近辺の温度では乾燥の完了の有無が判別し難いため、１０５度から１１０度以上であれば乾燥の完了の判断がつく。なお、ロスファクタとは、比誘電率εｓ、誘電正接tanδを掛け合わせた値のことをいう。ロスファクタの小さい乾燥対象物の具体例としては、例えばリサイクルのペットボトルを細かく破砕したペレット物質等を挙げることができる。
【００６６】
冷却用吸気ダクト３９は、乾燥ドラム３２の回転軸方向に沿って細長状に形成されている（図２２参照）。冷却用吸気ダクト３９の例えば底部分には、冷却用空気を乾燥対象物収納容器３３に送り込むための空気孔３９ａが設けられている。例えば本実施形態では、長手方向に順次並ぶように仕切られて形成された複数のスリットによって空気孔３９ａを構成し、さらにその排気口には各スリット間に衝立状の仕切り３９ｃを設けて風向を絞るようにしている（図２２、図２３参照）。この空気孔３９ａからの排出された空気は、通気孔３５ａおよび通気孔３３ａを通過して乾燥対象物収納容器３３内へと流れ込む。また、冷却用吸気ダクト３９には冷却用空気を乾燥対象物収納容器３３へと確実に送り込むための接続部３９ｂが設けられている（図２２、図２６参照）。すなわち、乾燥ドラム３２が回転することによっていずれかの乾燥対象物収納容器３３がこの冷却用吸気ダクト３９の空気孔３９ａの正面に位置した場合（換言すればいずれかの乾燥対象物収納容器３３が冷却ゾーンに到着した場合）、仕切板３４とこの接続部３９ｂとが密着ないしは近接した状態となることにより、冷却用空気が漏れなく当該乾燥対象物収納容器３３内に流れ込むようになる。したがってこの接続部３９ｂは、乾燥対象物収納容器３３が空気孔３９ａの正面に位置した時、その両隣の仕切板３４と近接、好ましくは密着した状態となるように例えば円弧形状に形成されている（図２６参照）。さらには、回転ドラム３２の固定軸３２ｅの導体部分と、この冷却用吸気ダクト３９の空気孔３９ａないしは接続部３９ｂの導体部分とを、導体で電気的に接続しておくことが好ましい。こうした場合には、乾燥ドラム３２の内部に設けられた仕切板３４が冷却用吸気ダクト３９の一部に接触する度に回転ドラム３２を確実にアースすることができるようになる。また、この冷却用吸気ダクト３９の空気孔３９ａの開口部付近は、特に周波数2.45ＧＨｚ（より正確には2.455ＧＨｚ）を十分減衰させるサイズとすることが好ましい。これは、マグネトロン２２の発振周波数が2.455ＧＨｚであることに起因している。また、このように乾燥その他これに類した目的で使用できる国際的に取り決められている電磁波（電波）には比較的低い周波数帯域が割り当てられていて、仮に周波数がさらに低くなると波長が長くなるために減衰のための孔径がより大きくなるが、機械をコンパクトにするという点では孔径が小さい方が好ましいといえる。これらの点から、本実施形態では周波数2.455ＧＨｚの電磁波（電波）を十分減衰させうるサイズの孔を設けることとしている。また、ここでいう「十分減衰させる」とは具体的には１／１０程度にまでマイクロ波電力を減衰させることであり、さらに好ましくはそれ以下にまで減衰させることが望ましい。本実施形態では、シールド構造となっている乾燥対象物収納容器３３の内部で乾燥対象物が誘電加熱の影響を受けず、かつ、一定空気流量が確保されるよう、空気孔３９ａの孔径を上述のような形状と大きさに形成している。
【００６７】
冷却排気ボックス４０は乾燥ドラム３２の真下に設けられている排気用の箱状部材である（図１７、図１８参照）。この冷却排気ボックス４０の上部中央には、乾燥ドラム３２の形状に合わせて円弧状にくり抜かれて開口した吸入孔４０ａが設けられている（図２５参照）。また、冷却排気ボックス４０の背部には排出孔４０ｂが設けられている（図２５参照）。この排出孔４０ｂから排出された空気は、その背面側に接続されている吸入孔４４ａから排気ダクト４４へと吸入され、さらに排気ファンボックス４１を通過した後、外部へと排気される（図１８、図２４参照）。
【００６８】
また、乾燥室容器１の背面側にはこの乾燥室容器１の内部と連通する乾燥室排気ダクト４５が設けられている（図１８参照）。乾燥室排気ダクト４５は排気ファンボックス４１とも接続されている（図２４参照）。乾燥室容器１内の空気は、この乾燥室排気ダクト４５と排気ファンボックス４１を通過した後、外部へと排気される。
【００６９】
マグネトロン２２および導波管２２ａは乾燥室容器１の外部例えば向かって右側面（図１７参照）に、乾燥対象物収納容器３３内の乾燥対象物に対しマイクロ波を照射できるように設置されている。ここで、マグネトロン用電源（本実施形態では図示省略）にはインバータ電源を使用することが好ましい。こうした場合には、トランスとコンデンサで構成される電源とは異なり、マイクロ波出力を数十Ｗ程度から連続的に制御できるという利点があるため、乾燥対象物の材質あるいは乾燥状況に対応したきめ細かなマイクロ波出力設定をすることが可能となる。また、例えば乾燥ドラム３２の内部の仕切板３４などが金属部材で構成されている場合には、マグネトロン２２がマイクロ波最大出力近辺で使用されるとマッチング等の関係で寿命が短くなるので、これを回避する観点からすれば、寿命に支障が無い程度にマイクロ波出力を最大設定値とすることが好ましい。具体的一例を示すと、乾燥開始時から排気温度と水分含有率を測定して排気の温度上昇のピークを検出し、この時の空気中の水分含有率を基準にしてマイクロ波の出力を低下させ、僅かでも水分含有率の減少が確認できる所にマイクロ波出力値を再設定すれば、短命化を回避しつつ効率的に乾燥を行うことが可能となる。また、乾燥ドラム３２中の金属部材がマイクロ波の照射口近辺まで移動してくるとマッチング状態が悪くなるので、これを回避するため、マグネトロン制御回路を利用してマイクロ波出力を絞り、マッチング状態に支障がない所まで金属部材が移動したらマイクロ波出力を元の値に戻すという一連の動作を実施することも好ましい手法といえる。
【００７０】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば上述した実施形態においては、乾燥ドラム３２内に乾燥対象物を固定するのに着脱可能な専用容器（乾燥対象物収納容器３３）を用意したが、これ以外の方法、例えば、回転ドラム３２の内周の一部に乾燥対象物を挟み込んで固定する簡易な構造とするなどの方法を採ることが可能である。
【００７１】
また、ここまでは特に衣類等を乾燥対象物とした場合に好適な乾燥機（乾燥装置）について説明したが、本発明にかかる乾燥方法および乾燥装置は例えばいわゆる生ゴミなど、衣類等以外の乾燥対象物にも適用可能なものである。例えばこのように生ゴミを乾燥対象物とする場合であれば、その性状に合わせてマイクロ波電力の電界強度値を設定すればよい。具体的には、生ゴミの比誘電率εｓは大体50から70の間であるため、電界強度値の上限値をこれに合わせて設定すればよい。例えば本実施形態においては、区分Ａ（誘電正接tanδが0.1以上１未満の領域）については、比誘電率εｓが10以上50未満であれば電界強度上限値を1000［Ｖ／ｍ］、比誘電率εｓが50以上70以下であれば電界強度上限値を900［Ｖ／ｍ］とし、区分Ｂ（誘電正接tanδが0.01以上0.1未満の領域）については、比誘電率εｓが10以上50未満であれば電界強度上限値を3000［Ｖ／ｍ］、比誘電率εｓが50以上70以下であれば電界強度上限値を2500［Ｖ／ｍ］としている。また、区分Ｃ（誘電正接tanδが0.001以上0.01未満の領域）については、この区分における生ゴミの具体的材質が明瞭でないためにあまり関係ないとは考えられるが、本実施形態においては、比誘電率εｓが10以上50未満であれば電界強度上限値を8500［Ｖ／ｍ］、比誘電率εｓが50以上70以下であれば電界強度上限値を7000［Ｖ／ｍ］としている（図２９参照）。
【００７２】
本実施形態によれば、生ゴミの体積の減量率を加味してのマグネトロン制御が行えるため、乾燥対象物の質量や含水量が減量してもマイクロ波のマッチング不良が起こるのを回避することが可能となるし、また、処理容器の内部にて火花が発生するなどにより乾燥容器の劣化を防ぐことも可能となる。これによれば、乾燥対象物の質量あるいは体積の大きさに応じたマイクロ波吸収電力を求め、生ゴミをマイクロ波乾燥で容易に乾燥することが可能となる。つまり、マイクロ波吸収電力に関しては、ある所定値を超えるとそれ以上は吸収されなくなり、いくらハイパワーのマグネトロンで乾燥させようとしても吸収されない電力が反射波として戻ってしまい熱になって捨てられてしまうという特性があるが、乾燥対象物（生ゴミ）のマイクロ波吸収電力以下の電力値を設定する本実施形態によればこの特性に合わせたマイクロ波を発振することにより、水分の多い生ゴミが乾燥対象物である場合であっても容易にかつ効率よく乾燥することが可能となる。したがって、生ゴミを乾燥させるための本格的機械の製造に寄与することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】着脱可能なカートリッジに乾燥対象物を入れて、ターンテーブル上に挿着してターンテーブルとカートリッジを回転させる方式とした乾燥装置の構造を示す正面図である。
【図２】図１に示した乾燥装置の正面ドア開状態図である。
【図３】図１に示した乾燥装置の側面内部図である。
【図４】本実施形態における回転テーブルの構造を示す平面図である。
【図５】図４に示した回転テーブルの側面図である。
【図６】図４に示した回転テーブルの背面図である。
【図７】図４に示した回転テーブルの平面図である。
【図８】本実施形態におけるカートリッジ挿着側の斜視図である。
【図９】図８に示したカートリッジ挿着側の平面図である。
【図１０】図８に示したカートリッジの乾燥対象物投入側の平面図である。
【図１１】本実施形態における乾燥室の開閉ドアの内側を示す背面（？）図である。
【図１２】図１１に示した乾燥室の開閉ドアの内側を示す平面図である。
【図１３】図１１、図１２に示した乾燥室の開閉ドアの回転蓋部を示す平面図である。
【図１４】図１１、図１２に示した乾燥室の開閉ドアの回転蓋部を示す側面図である。
【図１５】乾燥室内部の湿度とマイクロ波電力値のグラフである。
【図１６】本発明の第２の実施形態における乾燥対象物収納容器の構造を示す斜視図である。
【図１７】乾燥ドラム等の構造を示す乾燥装置の正面図である。
【図１８】乾燥装置の内部構造を示す右側面からの縦断面図である。
【図１９】乾燥ドラムの裏側における構造を示す背面図である。
【図２０】乾燥対象物収納容器の挿入スペースを中心として乾燥ドラムの内部構造を部分的に示す斜視図である。
【図２１】乾燥ドラムにおける冷却用吸気ダクトの取り付け部分およびその周辺の構造を示す斜視図である。
【図２２】冷却用吸気ダクトの外観を示す斜視図である。
【図２３】冷却用吸気ダクトの内部構造を示す斜視図である。
【図２４】乾燥装置における乾燥室容器裏側の構造
【図２５】冷却排気ボックスの構造を示す斜視図である。
【図２６】乾燥対象物収納容器のシールド構造を示す部分斜視図である。
【図２７】電界の弱い場所の空気の流量を増やして乾燥対象物を冷却し、乾燥対象物が電界の強い所に移動してから電界の弱い所に戻って来た時に１５０度を超えないようにした乾燥装置の構成例を示す図である。
【図２８】物質の比誘電率εｓと、誘電正接δと、電波の浸透深さ（電力半減深度ｍ）との関係（ｆ＝2450ＭＨｚ）を示したグラフである。
【図２９】生ゴミを乾燥対象物とした場合において、区分と比誘電率εｓに応じてマイクロ波電力の電界強度値を設定した場合の設定値の一例を示す表である。
【符号の説明】
【００７４】
２２  マグネトロン
２８  電界強度センサ
εｓ  比誘電率
tanδ  誘電正接
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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